Анализ результатов испытаний

С увеличением n происходит уменьшение относительных потерь теплоты в стенки цилиндров, улучшается качество смесеобразования и сокращается длительность второй фазы сгорания в единицах времени (но практически сохраняется ее длительность в градусах ПКВ). Это приводит к увеличению η _i с ростом частоты вращения и дальнейшей его стабилизации; последнему способствует некоторое возрастание фазы догорания, увеличивающее тепловые потери в стенки. Аналогичным образом изменяется отношение . Таким образом, качество рабочего процесса двигателя с искровым зажиганием не лимитирует возможность его форсирования по скоростному режиму.

Характер изменения η _v в зависимости от частоты вращения неоднозначен для разных двигателей, хотя имеют место некоторые общие закономерности. Для двигателей легковых автомобилей максимальные значения η _v в зоне высоких частот вращения обеспечивают высокую номинальную мощность двигателя, что в конечном счете определяет высокую скорость и хорошую динамику разгона автомобиля. Для двигателей грузовых автомобилей максимальное значение η _v в зоне низких и средних частот вращения обеспечивает хорошие тяговые свойства автомобиля.

Совместное влияние η _i, α и η _v определяет соответствующий характер изменения p_i (n): его уменьшение при малых частотах вращения связано с уменьшением η _i и η _v, а при высоких – только с уменьшением η_v (рис. 1.1).

Среднее давление механических потерь p _м возрастает с увеличением n по закону, близкому к линейному, что в сочетании с характером изменения p_i (n) приводит к монотонному снижению механического КПД η_м с ростом n.

Снижение р_е при малых n определяется теми же факторами, что и снижение p_i (т.е. η _i и η _v), а при n > n_{Mk max} вызывается снижением η _v и η_м. Как правило, для карбюраторных двигателей n_{Mk max}=(0,55…0,70) n _н, а коэффициент приспособляемости K _м = М _кmax/ М _кн лежит в пределах 1,10...1,30.

Увеличение N_e (рис. 1.1, б) с увеличением n продолжается до тех пор, пока рост частоты циклов, пропорциональный n, преобладает над снижением р_е. Когда эти два фактора компенсируют друг друга, то достигается максимальная мощность двигателя N_{e max}.

При n > n_{Ne max} происходит резкое снижение N_e, что связано с соответствующим возрастанием р _м и снижением η _v. При p_i = р _м двигатель выходит на режим холостого хода при полностью открытой дроссельной заслонке (ДЗ), достигая максимальной частоты вращения n _max, которая на 30...50% превосходит номинальную. При этом существенного изменения состава смеси и, следовательно, рабочего процесса не происходит. Для двигателей легковых автомобилей кратковременный выход на этот режим опасности не представляет.

Для двигателей грузовых автомобилей, имеющих сравнительно большие возвратно-поступательно движущиеся массы и, следовательно, высокие значения сил инерции, нагружающих детали двигателя, максимальная частота вращения может оказаться опасной с точки зрения надежности. Поэтому такие двигатели снабжаются ограничителями частоты вращения, уменьшающими подачу топливовоздушной смеси при n > n _н.

На графиках ВСХ чаще всего наносятся приведенные к стандартным условиям значения крутящего момента и мощности, а также кривые часового и удельного расхода топлива.

Изменение удельного расхода топлива по ВСХ определяется произведением η _i η_м. Увеличение g_e при низких значениях n связано с уменьшением η _i, а при высоких – с уменьшением η_м. При n = n _max g_e = ¥.

Температура отработавших газов (ОГ) по ВСХ увеличивается с увеличением n, что связано с уменьшением теплоотдачи в стенки цилиндра при сгорании и расширении вследствие уменьшения длительности цикла и повышения температуры некоторых деталей двигателя, а также из-за увеличения фазы догорания топлива. Содержание токсичных веществ в ОГ по ВСХ определяется совместным влиянием a, φ_о.з и условий смесеобразования и сгорания.

Частичные скоростные характеристики снимаются при постоянных промежуточных положениях ДЗ. Прикрытие ДЗ приводит к более резкому снижению η _i с увеличением n, что вызывает соответствующее снижение р_i. Последнее является причиной значительного снижения η_м, прямо влияющего на величину р_е. Чем сильнее прикрыта ДЗ, тем круче зависимость p_е (п), М _к(п), N_e (n). При этом их максимальные значения сдвигаются в область меньших частот вращения.

При незначительном прикрытии ДЗ, когда снижение η _v невелико, возможно улучшение экономичности двигателя (умень-шение g_{e min}) при работе по частичной скоростной характеристике по сравнению с работой по ВСХ. Это связано с переходом работы системы питания на приготовление обедненных составов смеси. При дальнейшем прикрытии ДЗ происходит увеличение g_{e min} вследствие снижения η_м, а при очень сильных прикрытиях ДЗ – и вследствие уменьшения η _i.

Внешняя скоростная характеристика является основной транспортной характеристикой двигателя, на основании которой заводом-изготовителем указываются основные технические показатели двигателя:

· N _ном – номинальная мощность, гарантируемая заводом изготовителем при номинальной частоте вращения n _ном;

· M_{e max} – максимальный крутящий момент двигателя и соответствующая ему частота вращения n_Me;

· g _min – минимальный удельный расход топлива по внешней скоростной характеристике и соответствующая ему частота вращения n_{ge min}.

При анализе внешней характеристики также оценивают:

· N_{e max} – величину максимальной мощности двигателя и соответствующую ей частоту вращения коленчатого вала двигателя n_Ne;

· n _min – значение минимально устойчивой частоты вращения коленчатого вала двигателя;

· η _v – максимальную величину коэффициента наполнения и характер его изменения в зависимости от скоростного
режима;

· η_м – механический КПД двигателя и другие показатели.

Важным оценочным параметром является и коэффициент запаса крутящего момента [1; 4].